소피아 대성당은 이스탄불이 비잔틴제국의 수도로서 콘스탄티노플이라고 불렸던 6세기에 건조되었다. 비잔틴 문화의 최고 건축물로써 아야 소피아(Aya Sophia)라는 현지어로 불리며 현재 소피아 박물관으로 일반에게 공개되고 있다.
현재의 소피아 대성당은 유스티니아누스 황제 때 건립된 것(532~537년)으로 세계의 교회 중 4번째(로마의 성 베드로 대성당, 런던의 성 바울로 성당, 밀라노의 두오모 성당)로 크며, 현존하는 교회 중 가장 오래됐다.
소피아 대성당은 콘스탄티누스 황제가 콘스탄티노플로 수도를 옮긴 후 콘스탄티누스에 의해 360년 나무 지붕의 작은 교회로 지어졌으나, 404년 알카디우스 황제 때 화재로 무너졌으며 그 후 데오도시우스 2세 때 두 번째 성 소피아 대성당이 완공(415년)되었다.

그러나 이 성당은 유스티니아누스 황제 때 일어난 '니카의 반란'으로 다시 파괴되었다.니카의 반란은 유스티니아누스 황제의 황비인 데오도라 때문에 생긴 반란이었다. 그녀를 보고 한눈에 반한 유스티니아누스 황제는 그녀를 왕비로 삼았다. 그러나 그녀가 천민 출신이라는 것과 이집트에서는 그리스도의 단성론(콘스탄티노플에서는 니케아 종교 회의에서 아타나시우스가 주장한 예수 그리스도가 하느님의 아들이면서 하느님 자신이라는 양성론을 채택했다)을 믿는다는 것을 빌미로 히포드롬에서 대규모의 반란을 일으켰다.

처음 반란군의 기세에 눌린 유스티니아누스 황제는 난을 피해 콘스탄티노플을 떠나려 했으나 그를 데오도라가 저지했다. 유스티니아누스 황제는 히포드롬에서 농성하는 반란군을 단숨에 진압했고, 그 과정에서 제2차 소피아 성당이 파괴되었으며, 그 잔해 위에 유스티니아누스 황제는 황제의 권위와 교회의 영광에 걸맞는 새로운 성당을 세우기로 결정하고 건축가 안테미우스와 수학자 이시도르를 투입하였다. 건축을 시작한 후 5년 10개월 만인 537년에 소피아 성당은 마침내 웅장한 모습을 드러내었다.

중간에 기둥을 받치지 않고 올린 중앙 돔의 높이가 55.6미터에 이르는 이 성당은 세계 8대 불가사의라고 일컬어질 만큼 과학적인 방법으로 축성되었다.
소피아 성당은 당시 세계의 새로운 건축 양식으로 등장했다. 돔 양식의 건축물은 소피아 성당이 최초였으며, 이후 이스탄불의 주요 사원은 모두 소피아 사원 양식을 모방하였다.

유스티니아누스 황제 때 소피아 성당은 중앙에 있는 황금으로 덮어 찬란하게 빛나는 황제의 문과, 금으로 된 천장의 화려한 모자이크, 중앙 돔 중앙에 위치하고 있어 창문으로 햇살이 스며들면 더욱 찬란하게 미소 짓는 예수의 얼굴 모자이크, 그리고 정교한 코린트식으로 장식된 측면 원형의 기둥과, 황금의 제기가 있는 화려한 성당이었다.

유스티니아누스 대제는 이 성당이 완성된 후 '솔로몬이 이룩하지 못한 것을 짐이 완성했도다' 라고 외쳤다고 한다. 그러나 현재 박물관으로 되어 있는 소피아 대성당은 건축의 웅장함이 주는 장중함 뿐, 내부는 초라한 모습을 하고 있다. 제4차 십자군 전쟁 때 이스탄불에 입성한 십자군 대장 단도로는 이 성당 안에 있는 집기를 모두 약탈하고, 여인을 불러 주연을 즐기는 등, 소피아 사원을 쑥대밭으로 만든 장본인으로 황제의 문에 있는 금도 모두 벗겨 냈다.

이후 오스만튀르크의 정복 왕 술탄 메흐메트가 소피아 성당에 왔을 때 그는 소피아 성당의 화려함에 무릎을 꿇고 무릎으로 기어 제단에 이르렀다고 한다. 이후 소피아 성당은 이슬람의 모스크로 개조되었다. 4개의 날개를 가진 천국을 지키는 천사가 8면을 지키고, 성스러운 마리아가 탄생 예수를 안고 있는 찬란한 모자이크도, 천장 가운데 있는 예수의 성스러운 모자이크도 모두 회칠로 인해 사라져 버렸다. 477년 간 회교 사원으로 쓰이던 성 소피아 성당은 아타투르크가 박물관으로 지정한 이후 오늘에 이르고 있다.